P12_Collection-泛型

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

• 集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器，它们有什么区别呢？

• 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
• 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储任意类型数据。
• 集合存储的都是引用数据类型。如果想存储基本类型数据需要存储对应的包装类型。

1.2 集合常用类的继承体系

​ Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List 和java.util.Set 。其中， List 的特点是元素有序、元素可重复。Set 的特点是元素不可重复。List 接口的主要实现类有java.util.ArrayList 和java.util.LinkedList ， Set 接口的主要实现类有java.util.HashSet 和java.util.LinkedHashSet 。

​ 从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来描述集合常用类的继承体系

• Collection
  • List
    • ArrayList
    • LinkedList
  • Set
    • HashSet
      • LinkedHashSet

​ 集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。在Collection 接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。

1.3 Collection 常用功能

​ Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：

• public boolean add(E e) ： 把给定的对象添加到当前集合中 。
• public void clear() :清空集合中所有的元素。
• public boolean remove(E e) : 把给定的对象在当前集合中删除。
• public boolean contains(Object obj) : 判断当前集合中是否包含给定的对象。
• public boolean isEmpty() : 判断当前集合是否为空。
• public int size() : 返回集合中元素的个数。
• public Object[] toArray() : 把集合中的元素，存储到数组中

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

​ 在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口
java.util.Iterator 。

​ 想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：

• public Iterator iterator() : 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念：

• 迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Iterator接口的常用方法如下：

• public E next() :返回迭代的下一个元素。
• public boolean hasNext() :如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用多态方式 创建对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        // 添加元素到集合
        coll.add("串串星人");
        coll.add("吐槽星人");
        coll.add("汪星人");
        //遍历
        //使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        // 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
        while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
            String s = it.next();//获取迭代出的元素
            System.out.println(s);
        }
    }
}

1. 在进行集合元素获取时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会抛出java.util.NoSuchElementException没有集合元素异常。
2. 在进行集合元素获取时，如果添加或移除集合中的元素 , 将无法继续迭代 , 将会抛出ConcurrentModificationException并发修改异常.

2.2 迭代器的实现原理

​ 我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

​ Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

​ 在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

2.3 增强for

​ 增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

格式：

for(元素的数据类型 变量 : Collection集合or数组){
	//写操作代码
}

它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
代码演示

public class NBForDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3,5,6,87};
        //使用增强for遍历数组
        for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
        	System.out.println(a);
        }
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("小河神");
        coll.add("老河神");
        coll.add("神婆");
        for(String s :coll){
        	System.out.println(s);
        }
    }
}

新for循环必须有被遍历的目标，目标只能是Collection或者是数组；

新式for（迭代器）仅仅作为遍历操作出现，不能对集合进行增删元素操作，否则抛出ConcurrentModificationException并发修改异常

第三章 泛型

3.1 泛型概述

​ 在前面学习集合时，我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

大家观察下面代码：

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
        Iterator it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
            //需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
            String str = (String) it.next();
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

​ 程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。 为什么会发生类型转换异常呢？ 我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢？Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

• 泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

3.2 使用泛型的好处

上一节只是讲解了泛型的引入，那么泛型带来了哪些好处呢？

• 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
• 避免了类型强转的麻烦。

通过我们如下代码体验一下：

public class GenericDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        list.add("itcast");
        // list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
        // 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String str = it.next();
            //当使用Iterator<String>控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

3.3 泛型的定义与使用

我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。
泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

定义和使用含有泛型的类

定义格式：

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }

例如，API中的ArrayList集合：
泛型在定义的时候不具体，使用的时候才变得具体。在使用的时候确定泛型的具体数据类型。

class ArrayList<E>{
    public boolean add(E e){ }
    public E get(int index){ }
    ....
}

使用泛型： 即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如， ArrayList list = new ArrayList();
此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<String>{
    public boolean add(String e){ }
    public String get(int index){ }
    ...
}

再例如， ArrayList list = new ArrayList();
此时，变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<Integer> {
    public boolean add(Integer e) { }
    public Integer get(int index) { }
    ...
}

含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){ }

例如，

public class MyGenericMethod {
    public <MVP> void show(MVP mvp) {
    	System.out.println(mvp.getClass());
    }
    public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {
    	return mvp;
    }
}

调用方法时，确定泛型的类型

public class GenericMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
        // 演示看方法提示
        mm.show("aaa");
        mm.show(123);
        mm.show(12.45);
    }
}

含有泛型的接口

定义格式：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> { }

例如，

public interface MyGenericInterface<E>{
    public abstract void add(E e);
    public abstract E getE();
}

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
    @Override
    public void add(String e) {
        // 省略...
    }
    @Override
    public String getE() {
        return null;
    }
}